Дрейф генов – случайные ненаправленные изменения частот аллелей в популяциях

Дрейф генов возникает из-за случайного характера передачи аллелей от родителей потомкам. В процессе размножения образуется множество гамет, но только часть из них участвует в образовании зигот и формировании нового поколения. Это приводит к случайным изменениям частот аллелей в популяции.

Рассмотрим небольшую популяцию бактерий с двумя аллелями гена: A и B. Пусть частоты аллелей A и B равны 50 %. Если внезапно популяция сократится до малого числа особей (например, из-за изменения условий среды), то в новом поколении частоты аллелей могут существенно измениться. В некоторых случаях один из аллелей может полностью исчезнуть, а другой закрепиться в популяции. Это явление называется эффект бутылочного горлышка.

Изменения частот аллелей под влиянием дрейфа генов можно описать математически. Для популяции с двумя аллелями A и B и численностью N частота аллеля A может случайно увеличиваться или уменьшаться из поколения в поколение. Вероятность закрепления (фиксации) аллеля зависит от его начальной частоты и размера популяции.

Вероятность получения k копий аллеля A в новом поколении можно вычислить по формуле:

${\displaystyle P(k)={\dfrac {(2N)!}{k!(2N-k)!}}p^{k}q^{2N-k}}$,

где p — частота аллеля A, q — частота аллеля B, (2N)! — факториал.

Естественный отбор способствует распространению полезных аллелей и уменьшению частоты вредоносных. В то время как дрейф генов действует случайно, изменяя частоты аллелей независимо от их влияния на приспособленность. В малых популяциях дрейф генов может превалировать над естественным отбором, что приводит к закреплению нейтральных или даже вредных аллелей.

Дрейф генов — важный механизм микроэволюции, особенно в небольших популяциях. Он приводит к случайным изменениям генетического состава популяций, что может влиять на их эволюцию и приспособленность. В сочетании с другими эволюционными процессами, такими как мутации, естественный отбор и поток генов, дрейф генов способствует разнообразию жизни и динамике эволюционных изменений.